娜塔莉·波特曼于1981年6月9日出生在以色列耶路撒冷，她的家庭背景兼具学术与艺术氛围，父亲是一位在以色列执业的资深妇科医学专家，而母亲则是一位来自美国的艺术家。在她年仅三岁时，便随同父母一起移民至美国，定居于纽约。四岁那年，娜塔莉开始接触并系统学习舞蹈，不久后便加入当地的舞团参与公开表演。十岁那年，一次偶然的机会，她在快餐店被一位星探注意到，对方热情邀请她担任儿童模特，但年幼的娜塔莉经过考虑后婉拒了这一机会。关于她的童年影像记录，至今仍留存着1994年及1996年等时期的珍贵旧照。娜塔莉·波特曼在语言方面展现出非凡的才华，她能够流利使用英语、法语、日语、德语、希伯来语以及阿拉伯语共六种语言。自小学至高中阶段，她在学业上始终保持着优异的成绩，每一门学科都稳定获得最高评价。高中时期，她就读于纽约长岛的一所公立学校；在校期间，她曾撰写了一篇题为《演示糖的氧气酶制法的简易方法》的学术论文，并凭借该论文成功入围英特尔科学奖的半决赛，显示出她在科研与学术方面的潜力。高中毕业之际，娜塔莉·波特曼同时获得了耶鲁大学与哈佛大学的录取通知书，经过慎重抉择，她最终选择进入哈佛大学，主修心理学专业，继续在学术道路上深造。
一九九四年，当时年仅十三岁的娜塔莉·波特曼参加了犯罪动作电影《这个杀手不太冷》的试镜活动。在最初的选拔中，导演因她年纪尚轻而将她淘汰。然而娜塔莉并未放弃，她主动再次联系导演，为自己争取到了一次额外的表演机会。最终，她从超过两千名参与试镜的女孩中成功胜出，获得了饰演片中角色玛蒂尔达的资格。这个角色性格倔强、任性却又独立自主，娜塔莉的演绎赢得了广大观众的喜爱。这部电影讲述了一个为复仇而行动的小女孩与一位孤独的职业杀手之间发生的独特故事。同年十二月，她又有机会与阿尔·帕西诺、罗伯特·德尼罗等著名演员合作，共同出演了另一部犯罪动作电影《盗火线》，并在其中扮演了劳伦·古斯塔夫森这一角色。进入一九九五年，娜塔莉·波特曼担任了由泰德·戴米执导的爱情喜剧电影《爱情尤物》（该片亦被称为《美丽佳人》）的主演，诠释了名为马蒂的重要角色。在同一年内，她还与朱莉娅·罗伯茨、德鲁·巴里摩尔等影星一同出演了爱情喜剧电影《人人都说我爱你》，在片中饰演了劳拉。到了一九九六年二月，她的演艺履历中又增添了一部由著名导演蒂姆·伯顿执导的科幻喜剧电影《火星人玩转地球》，她在其中的表演也为观众带来了新的惊喜。
一九九七年，娜塔莉·波特曼的演艺事业迈出了重要的一步，她选择参演舞台剧《安妮日记》，并在其中饰演了那位性格层次极为丰富的女孩安妮·法兰克。为了全心投入这个舞台角色，她甚至推掉了多部电影邀约，足见其对这部舞台剧《安妮日记》的重视与热忱。每一次演出落幕，她都会花费长达一小时的时间向观众致谢，这份真诚令人动容。同年，她还主演了由王颖执导的剧情电影《芳心天涯》。到了六月，她与伊万·麦克格雷格、杰克·洛伊德等演员联袂出演了科幻动作巨制《星球大战前传1：幽灵的威胁》，成功塑造了纳布星球的女王帕德美·阿米达拉这一经典形象。时间进入一九九八年，她与斯多卡德·查宁、琼·库萨克等人合作，主演了爱情电影《甜心伊人》，在片中她诠释了一位性格坚毅的年轻母亲诺瓦丽·雷辛。 一九九九年无疑是娜塔莉·波特曼职业生涯中的一个关键节点，由她主演的科幻电影《星球大战前传1：幽灵的威胁》在这一年隆重上映。她凭借片中雍容华贵的纳布星女王阿米达拉一角广为人知，甚至被媒体赞誉为“奥黛丽·赫本第二”。此后，她又在二零零二年和二零零五年相继出演了该系列的第二部与第三部作品，进一步巩固了这一形象。二零零二年六月，她再次与伊万·麦克格雷格、海登·克里斯滕森等演员携手，主演了科幻电影《星球大战2：克隆人的进攻》，饰演银河议会的议员帕德梅·阿米达拉，其精湛的表演为她赢得了第29届土星奖最佳女主角的提名。 回溯至二零零一年七月，她参与了由麦克·尼克斯导演、纽约公共剧院联合制作的契诃夫戏剧《海鸥》，在剧中扮演了妮娜这一角色。次年七月，她出演了安东尼·明格拉执导的战争题材电影《冷山》，饰演萨拉一角，影片讲述了一段发生在美国南北战争时期的动人爱情故事。同年，她还与朱丽叶·比诺什、史蒂夫·布西密等知名演员合作，出演了爱情电影《巴黎，我爱你》。 二零零三年四月，她与扎克·布拉夫合作主演了爱情喜剧电影《情归新泽西》，饰演了美丽善良的女孩萨曼。六月，她再度主演由乔治·卢卡斯执导的科幻电影《星球大战3：西斯的复仇》，继续出演纳布星球驻银河议会的议员帕德梅·阿米达拉。二零零四年，她在迈克·尼科尔斯执导的情感电影《偷心》中挑战自我，饰演了地下舞场中一位叛逆的脱衣舞演员艾丽丝，这一突破性角色为她带来了第62届美国金球奖最佳女配角奖及第77届奥斯卡金像奖最佳女配角奖的提名。同年，她还出演了剧情电影《自由地带》。 二零零五年三月，她与雨果·维文、约翰·赫特等合作，主演了科幻动作电影《V字仇杀队》，在片中饰演与神秘怪人V命运纠缠的艾薇·哈蒙德，成功塑造了一位为自由而战的斗士形象。为了贴近角色，她不惜剃光头发，并深入学习了关于自由战士的各类知识。这份付出也获得了回报，她凭借此片荣获第33届土星奖最佳女主角奖。同年，她还与哈维尔·巴登、斯特兰·斯卡斯加德等联袂主演了传记电影《戈雅之灵》，饰演年轻美丽的模特伊内斯。为了演好这个角色，她连续四个月每日研读与戈雅和西班牙宗教裁判所相关的历史书籍。 二零零六年六月，她主演了由王家卫执导的爱情电影《蓝莓之夜》，饰演了一位天真烂漫、不知天高地厚的女孩莱斯利。同年，她还与欧文·威尔森、亚德里安·布洛迪合作，出演了冒险喜剧电影《穿越大吉岭》。同样是在二零零六年，她还以客座讲师的身份在哥伦比亚大学开设了关于恐怖主义与反恐怖主义的课程，展现了其在表演领域之外的学识与思考。 二零零七年十月，她主演了吉姆·谢里丹执导的惊悚战争电影《兄弟》，在片中饰演海军陆战队士兵汤姆的妻子格蕾丝，细腻演绎了一段复杂而隐晦的情感纠葛，并因此获得第36届土星奖最佳女主角提名。同年十一月十六日，她与达斯汀·霍夫曼合作主演的奇幻喜剧电影《马格瑞姆的玩具店》上映，她在片中饰演玩具店经理莫莉·马奥尼。此外，她还与斯嘉丽·约翰逊、艾瑞克·巴纳等合作，主演了爱情电影《另一个波琳家的女孩》，饰演了野心勃勃想成为英国女王的安妮·波琳。 二零零八年五月，娜塔莉·波特曼荣幸地受邀担任了戛纳电影节的评委。同年九月，她带着自己执导的处女作《前夕》参加了威尼斯电影节的展映活动。这一年，她还自编自导自演了一部由十二个小短片混剪而成的爱情励志电影《纽约，我爱你》。十一月，她主演了由唐·罗斯执导的喜剧电影《另一个女人》，并同时担任了该片的制片人工作。 二零零九年二月，她与约瑟夫·高登-莱维特等合作主演了剧情电影《海瑟》，饰演打扮老土的杂货店雇员妮可，并同样担任了制片人。七月，她与詹姆斯·弗兰科、丹尼·麦克布耐德等合作，主演了奇幻冒险电影《王子殿下》，饰演了为拯救父亲王国而踏上冒险征程的公主伊莎贝尔。十月，她主演了达伦·阿伦诺夫斯基执导的剧情电影《黑天鹅》，在片中化身纽约一位执着追求的芭蕾舞演员妮娜。 二零一零年，她与艾什顿·库彻合作主演了爱情电影《不求回报》，饰演实习医生艾玛，并再次兼任制片人。二零一一年，娜塔莉·波特曼迎来了职业生涯的辉煌时刻，她凭借在电影《黑天鹅》中的卓越表现，一举斩获了包括第83届奥斯卡金像奖最佳女主角、第68届金球奖电影类剧情片最佳女主角在内的多项重量级大奖。该片上映后在全球取得了累计三点二九亿美元的优异票房成绩。同年，她与阿什顿·库奇合作出演了影片《爱情无线牵》，再次饰演了艾玛一角。二零一一年五月八日，她与克里斯·海姆斯沃斯、汤姆·希德勒斯顿合作主演的科幻动作电影《雷神》在中国上映，她在片中饰演了天文学家简·福斯特，并在之后继续主演了该系列的第二部作品。
二零一二年七月，娜塔莉·波特曼出演了由著名导演泰伦斯·马力克执导的爱情题材电影《圣杯骑士》，她在片中诠释了一位名为伊丽莎白的美丽好莱坞女星形象。同年十二月二十五日，在福布斯发布的当年好莱坞“最具性价比”演员榜单中，娜塔莉·波特曼凭借其出色的市场回报表现荣登榜首。进入二零一三年，她进一步展现了多方面的才华，自编自导并亲自出演了剧情片《爱与黑暗的故事》，这部影片改编自以色列作家阿莫斯·奥兹的同名获奖回忆录作品，通过一名小男孩的视角，细腻呈现了一个家庭破碎的悲剧历程；她在片中扮演了波兰磨坊主的女儿法妮雅一角。同年二月，她与伊万·麦克格雷格、乔尔·埃哲顿等演员共同主演了西部动作电影《拿起枪的简》，饰演了一位外表温柔、内心坚韧的勇敢女性简。二零一三年十月二十二日，由她主演的科幻动作电影《雷神2：黑暗世界》正式举行首映。二零一五年，娜塔莉·波特曼与彼得·萨斯加德、格蕾塔·葛韦格等人合作，主演了根据美国前第一夫人杰奎琳·肯尼迪生平事迹改编的传记电影《第一夫人》，她生动塑造了美国总统约翰·肯尼迪的妻子杰奎琳·肯尼迪这一复杂历史人物，凭借对角色在不同境遇中转变的精准把握赢得了广泛赞誉，并因此获得了包括第八十九届奥斯卡金像奖最佳女主角提名、第七十四届金球奖电影类剧情片最佳女主角提名在内的多项重要奖项肯定。同年五月，她主演了另一部剧情电影《性之基础》，在片中饰演美国最高法院历史上第二位女性大法官鲁丝·巴德·金斯伯格。八月二十一日，在福布斯公布的全球女星收入排行榜中，娜塔莉·波特曼位列第十八名。此外，在同一年度，她还担任了纪录片《第七重火》的制片人工作。二零一六年九月，她与基特·哈灵顿、苏珊·萨兰登等合作，主演了剧情电影《约翰·多诺万的死与生》。同年十一月十六日，她与莉莉-罗丝·德普等人联袂出演的奇幻电影《天文馆》上映，她在片中饰演了凯特的姐姐罗拉。十二月十五日，娜塔莉·波特曼受邀出席第二十一届华鼎奖全球电影满意度颁奖盛典，并在此次活动中荣获评委会奖。
二零一七年三月十七日，由娜塔莉·波特曼与瑞恩·高斯林、鲁妮·玛拉等演员共同合作的音乐爱情题材影片《歌声不绝》正式登陆院线；同年十月二十七日，她与里克·罗德里格兹、马修·莫迪恩等联袂出演的剧情长片《麻木不仁的混蛋们的全盛时期》也如期上映。进入二零一八年，她在二月时主演了由导演布拉迪·科贝特执导的剧情电影《光之声》；随后在四月十三日，与詹妮弗·杰森·李、吉娜·罗德里格兹等合作主演的科幻惊悚电影《湮灭》公映，波特曼在片中饰演约翰霍普金斯大学的生物学教授莉娜一角，该片改编自同名小说《遗落的南境》，剧情围绕莉娜率领一支科学考察队深入调查一块神秘生态灾害区域而展开。二零一九年十月四日，由她担纲主演的另一部科幻电影《天空中的露西》在洛杉矶举行了首映活动。同年，娜塔莉·波特曼还加盟了漫威电影宇宙的作品《复仇者联盟4：终局之战》，出演天体物理学家简‧福斯特，这部影片改编自漫威漫画，描绘了超级英雄们与强大反派灭霸之间波澜壮阔的终极决战。此外，在同一年内，她也受邀为迪士尼的全新作品《海豚礁》担任了全片的旁白配音工作。二零二一年一月二十六日，由塔伊加·维迪提执导的科幻动作电影《雷神4：爱与雷霆》正式开机拍摄，波特曼在片中回归饰演化身为女雷神的简·福斯特。二零二三年五月四日，她参与出演的纪录片《天使之城》举行了首映仪式；同年，她还参与了作品《湖中女人》的演出；随后在十一月十七日，她参演的电影《五月十二月》于北美地区全面上映。二零二四年七月十九日，由她主演的电视剧集《湖中之女》开始播出，她在剧中饰演了主角Maddie Schwartz。二零二五年五月二十三日，她主演的一部全新探险题材电影《寻秘不老泉》正式上线；同年十一月十四日，由她同时担任制片人并参与配音工作的科幻动画电影《彩虹》在北美院线公映。
娜塔莉·波特曼出生于一个专业背景深厚的家庭，她的父亲是一位资深的医师，而母亲则是一位美国家庭主妇，并且长期担任她的经纪人，负责打理其演艺事业。2009年，娜塔莉·波特曼在参与拍摄电影《黑天鹅》的过程中，结识了该片的编舞师本杰明·米派德，两人因工作朝夕相处而逐渐发展出恋情。2010年12月，这对情侣正式宣布订婚，迈入了新的人生阶段。次年6月，娜塔莉·波特曼迎来了他们的第一个孩子，一个取名为Aleph的男孩。2012年8月5日，娜塔莉·波特曼与本杰明·米派德在亲友的祝福中举行了婚礼，正式结为夫妻。2017年2月22日，家庭再次迎来新成员，娜塔莉诞下一名女孩，并为她取名为阿玛利亚（Amalia）。然而，这段持续多年的婚姻在2023年画上了句点，娜塔莉·波特曼与丈夫本杰明·米派德对外公开了分手的消息。
二零二五年三月，法国颇具影响力的娱乐媒体《Voici》发布了一则关于知名演员娜塔莉·波特曼个人感情生活的报道。该报道披露，娜塔莉·波特曼目前正在与现年四十四岁的法国音乐人坦吉·德斯塔布尔交往，后者在艺术领域更为人熟知的是其艺名Tepr。这一恋情传闻随后得到了包括《人物》杂志在内的多家权威娱乐刊物的跟进与确认，它们均表示已通过独立的消息来源核实了此事的真实性。
一九九九年，凭借优异的学术表现，娜塔丽·波特曼顺利进入哈佛大学学习，并选择了心理学作为自己的主修专业。经过数年的刻苦攻读，她于二零零三年六月正式从哈佛毕业，成功获得了心理学学士学位。在完成本科学业后，她对知识领域的探索并未停止；次年，她回到了自己的故乡耶路撒冷，进入希伯来大学进行了为期约半年的深入学习，重点研习了中东地区丰富的历史与文化遗产。此后，她的学术活动进一步拓展，至二零零六年三月，娜塔莉·波特曼受邀以客座讲师的身份在哥伦比亚大学开设课程，所讲授的内容聚焦于当代国际社会关注的重要议题——恐怖主义与反恐怖主义的理论与实践。
在电影《第一夫人》中，娜塔莉·波特曼凭借其细腻入微的演技，生动地刻画出一位传奇女性外表柔和而内心坚韧的复杂形象。她拥有非凡的角色领悟能力，这使她能迅速深入人物的精神世界。娜塔莉·波特曼身上融合了强大的个人气场、出众的艺术理解力以及独特的气质，这些特质共同构成了她表演的坚实基础。在电影《这个杀手不太冷》中，她成功诠释了一位因过早经历家庭不幸而被迫早熟的少女，其表演展现出超乎年龄的成熟度，整个过程没有丝毫生涩或矫揉造作之处，显得无比自然真实。而在电影《星战前传1：幽灵的威胁》中，她所饰演的阿米达拉女王始终保持着极佳的戏剧张力，人物在威严与内心波动之间取得了精妙的平衡。到了电影《黑天鹅》中，她化身舞蹈演员妮娜，这一角色的塑造同样渗透着她细致入微的诠释，背后蕴藏着强大的情感爆发力以及对角色心理精准的透视与把握。此外，娜塔莉·波特曼一个显著的特点是为人低调，这种低调往往源于她对角色精确而深刻的理解。与许多纯粹依赖充沛情感体验来塑造人物的演员不同，她首先从冷静的分析与理性理解入手，因此她的表演总能像手术刀般精准剖析角色内核，鞭辟入里。她所塑造的每一个人物，即使表面看似简单，也总是既能唤起观众深切的情感共鸣，又能引发观众的理性思考，正是这种兼具感染力与思想深度的独特风格，使她在当代影坛中独树一帜。
当地时间2026年1月24日，在美国犹他州举办的圣丹斯电影节上，知名演员娜塔莉·波特曼在为其主演并参与制作的新片《画廊主》进行宣传活动期间，公开表达了对奥斯卡金像奖评选机制的不满与批评。她指出，奥斯卡金像奖长期以来存在一个显著问题，即忽视了众多由女性导演执导的优秀电影作品，未能给予它们应有的认可与关注。娜塔莉·波特曼进一步阐述道，在竞争激烈的颁奖季到来之前，独立电影尤其是由女性电影人主导的项目，在融资、制作和发行各个环节都面临着异常艰巨的挑战，能够让一部电影最终得以顺利完成并呈现在观众面前，本身就已经是一项非常不容易的成就。她借此呼吁电影行业应更加重视性别平等，为女性创作者提供更公平的展示平台和机会。